Kmenové buňky střevního epitelu STŘEVNÍ EPITEL (u hlodavců se kompletně obmění ~ po 4 dnech) pohárkové buňky - hlen Panethovy buňky - bakteriocidní faktory (lysozym, defensiny + TNFa) epiteliální buňky (apikální mikrovili) - resorpce Neuro / enteroendokrinní buňky - peptid. hormony M-buňky - přenos antigénu k lymfocytům Peyerových plátů kmenové buňky střevního epitelu mesenchymal ní buňky „lamina propria" fibroblasty, fibrocyty, endotelie, buňky hladké svaloviny, a střevní subepiteliální myofibroblasty - ISEMF (intestinal subepithelial myofibroblast) které produkují růstové faktory regulující proliferaci a diferenciaci epiteliálních buněk (HGF, KGF, TGFß2) CP -15 d mm v ■fa endokrinní A pohárkové □ epiteliální Ď Panethovy Předpokládá se, že všechny buňky každé střevní krypty jsou potomky jediné kmenové buňky (klonální studie s chimérami) 1 Jednotlivé krypty se pak množí dělením (dané velikostí krypty) Nej klíčovějších faktory regulující deferenciaci střevního epitelu jsou Wnt, BMP a Notch. V případě tlustého střeva také gradient NaBt (butyrát sodný), produkovaného bakteriemi v jeho lumen. APC - adenomatous polyposis coli Pozn. MSCs/BMSSCs se mohou integrovat do střevního epitelu, ale neplní zde funkci epiteliálních buněk. Integrují se i do lamina propria, tvoří ISEMFs a produkcí růstových faktorů podporují proliferaci střevního epitelu (viz. MSCs) QUIESCENT PROLIFERATING Lgr5 jako součást Wnt signalizace a znak potenciálních „stem cell" střevního epitelu Leucine-rich repeat-containing G-protein coupled receptor 5 (Barker 2007, Sato 2009) Souhrn - střevní epitel (intestinum) Quiescently slow-cycling - long term stem cells aktuální stem cells, pozice 4 Wnf insensitivní, klo no gen ní 9 Intenzivně proliferující potenciální stem celis, CBC - crypt base celis Wnf responsivní, kl o no gen ní Transientně, diferenciačním dělením dělící se buňky progenitory streního epitelu, Wnf responsivní zvyšující se exprese APC -> inhibice Wnf signalizace V Panethovy buňky regulace obranných funkcí Terminálne diferencované střevní epitelie postupně apoptózující http://www.hubrecht.eu/research/clevers/research.html Homeostáze v intestinální kryptě jako výsledek kompetice mezi symetrickým dělením Lgr5 pozitivních buněk Intestinal Stem Cells at the Crypt Base Panetľt cells Lgr5+ Stem Cel li-í fte&iricted niche space for ste-m cells Symmetric Stem cell divisions Growth of surviving clones and extinction of neighboring clones Crypts inevitably drift towards clonglity Snippert2010 PLICNI EPITEL (u hlodavců se kompletně obmění ~ po 100 dnech) Proximální část plic (trachea a velké průdušnice/bronchy) - epiteliální buňky s ciliemi (Foxj1+) - Clara a buňky podobné Clara buňkám (Scgb1a1 - sekretoglobin/uteroglobin+) - bazálni buňky (p63+) - neuroendokrinní buňky Distální část plic (průdušky, průdušinky a alveoli) Capillaries Alveoli epiteliální buňky s ciliemi (Foxj1+) Clara buňky (Scgb1a1+) varianta Clara buněk - Clara v neuroendokrinní buňky, tvořící neuroendokrinní tělíska (NEBs, exprimují od calcitoninu odvozený peptid - Cgrp+) buňky typu I a II v alveolech - pneumocyty. Typ II produkuje proteinové surfaktanty, typ I těsně přiléhá ke kapilárám bronchoalveolární kmenové buňky (BASCs) Anterior Main bronchus Trachea and main bronchi Cartilage Submucosal glands Hand Ciliated (Fbjql) Clara(Scgblaj) > .... - - - Vill* BasalTbs3) * - ---- Bronchus Neuroendocrine Cgrp 5cgblal Bronchioalveolar duct junction Type II (SftpC) Clara (Scgblal} l Opravné mechanismy v proximální části plic buňky s ciliemi (3) * epiteliální buňky submukózních žlaz, mohou regenerovat epitel průdušnic ** nahrazují buňky s ciliemi po požkození oxidanty Anterior Submucosal _ 3 Lumen Cartilage Blood vessels, nerves TJ" Opravné mechanismy v distální části plic multipotentí BASCs mají fenotyp Sca1+, CD34+, CD45", Sftpc/Scgb1a1 + Clarav \ ^ C) y^naphtalen umí to všechny Clara buňky ?! Epiteliální kožní kmenové buňky - ESSCs (Epithelial skin / epidermal stem cells) dermis (mesoderm -> mesenchym) + epidermis (ektoderm) EpUwrtJl ESSCs (Integrin a6+/CD71-/K15+/K19+/CD34+)1 jsou lokalizovány ve výduti po straně vlasové pochvy. Odtud v případě potřeby migrují jak do bazálni vrstvy krycí epidermis, tak k základu vlasu k dermální papile2. V základně vlasu, u dermální papily, ESSCs vytváří „sekundární" populaci kmenových buněk, odpovědných za růst vlasu. V basální vrstvě epidermis dávají vznik aktivně se dělícím keratinocytům, exprimujícím keratiny K5 a K14. Po jejich přechodu do „stratům spinosum" se tyto keratinocyty přestanou dělit a nastupují proces terminálni diferenciace kdy keratiny K5/K14 jsou nahrazeny keratiny K1 a K10. Poté dochází k syntéze bariérových proteinů jako je involucrin, loricrin,..., zplošťování buněk a jejich odumírání. 1 CD71 - receptor pro transferin 2 dermální papila je shluk mesenchymálních buněk reguljící růst chlupu „Niche" kožních kmenových buněk (kmenových buněk vlasového folikulu) Fuchs et al.,2004 Reakce pokožkových SC na externí signály ^re-ORS^ MRS - vnitřní vlasová pochva ORS - vnější vlasová pochva (inner / outer root sheath) Joggin (dermal papila) Tcf3j, Lef1| mazové žlázy cytokiny transkripční faktory Anagen Growing Hair Follicle Hair I Functional Cells □□□□□□□□ Y Y Differentiation Y (skin site, species) Event?---- Y Epidermal Proliferative Unit (EPU) t Cell Loss t Functional Cells Cornified Layer □□□□□□□ t^Spinosum & granular Ll^ Layers Dividing Transit Variable Size Basal Layer Holoclones in vitro Hair Follicle Lineage Ancestor Bulge stem Cell (Reserve Stem Cells) Y ----T---- V' /* Amplification uncertain Self-ma i nte na nee Asymmetric divisions Slow cycle {quiescence) Label retention a&+, CD71-, K19+, Niche, environment, _position_ Morfologie epidermis a vlasové cibulky Hair shaft Arrector pili- Sebaceous gland Hair root Hair bulb in follicle Desmosomes Keratinocytes Langerhans cell - Stratum— corneum Stratum- granulosum Stratum — spinosum - Stratum basale Dermis - Cells are dead; represented only by flat membranous sacs filled with keratin. - Glycolipids in extracellular space. Cells are flattened; organelles deteriorating; cytoplasm full of ^ lameiiated granules (release lipids) and keratohyaline granules. Cells contain thick bundles of Intermediate filaments made of pre-keratin. Merkel-i ) 'i"Jírcell 1 é . vi Sensory ^Meianöc«tes^ I -nerve ng Melanocytes Melanin granules (b) endi Cells are actively mitotic stem cells; some newly formed cells become part of the more superficial layers. Dermis Copynghl O 20CW Reason Educate, Int., publishing a± Benjamin Cnnmings. Hair shaft- (cuticle, cortex, medulla) Internal epithelial root sheath External epithelial root sheath Glassy membrane Medulla - Connective -tissue root sheath Cortex —■-- ■ ■ ■ -. i.-. t «HS K * b-4 ,£4 1' f lis 1 - 1 i * 1 í j Hair matrix Melanocyte Hair papilla Subcutaneous adipose tissue ĽCTjyiiylil <£> 2004 PčirSĽiri Education, Inc.. (jubli£lnrtí Sä Ěaiijůnnn CuTinrtirtSS. Poznámka. Epiteliální kmenové buňky podobné ESSCs byly také nalezeny v oční rohovce. Tyto buňky jsou zde pravděpodobně pouze bipotentní, avšak po jejich přenosu do epidermis, se chovají jako ESSCs a jsou multipotentní! m Basal kcratinocytes of epidermis (B) Perm a I fibroblasts Epidermis (C) Inner Epidermis root sheath Placode Dermal pupil]J fibroblast Melanin in early hair shaft -Dermal papilla Hair shaft j^^^^r^^ouTglarid Bulge Hair shaft I n n LT mot sheath měr root sheath ÍG) Ontogenetický vývoj vlasového folikulu & „niche" kmenových buněk epidermis Epidermal layers rLairfoNide*> mul rix -*■ Lineages Differentiation derived from oaütoavs supplied foil k dar stem cells by bulge stem celb